AK נתמך על ידי קרן אופנהיים וRH נתמך על ידי קרן Velux. אנו מודים אני Krumbein לBuder טכני וק לתמיכה היסטולוגית, וג&#39; גולדשמידט (לייבניץ מכון לנוירוביולוגיה, מגדבורג, גרמניה) עבור ייעוץ טכני על מכתים TIMM.

כל ההתערבויות בבעלי החיים בוצעו בהתאם לאמנה האירופית לטיפול בבעלי חיים ושימוש בחי מעבדה והצהרת ארוו לשימוש בבעלים חיים ברפואת עיניים וחזון מחקר. כל הניסויים אושרו על ידי ועדת האתיקה המקומית. ההליך של פגיעה בעכברים מתואר במקומות אחרים 9. הזרקת 1. מנגן הזגוגית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע HR Mn 2 + הזרקת 24 לפני MR לסרוק בעזרת עוזרו. להרדים את בעלי החיים על ידי זריקת intraperitoneal של פתרון 5% זקוקים לסם (420-450 מ&quot;ג / קילוגרם משקל גוף בסטרילי PBS). להרדמה מקומית נוספת, להחיל טיפה אחת של conjuncain הנוזלי (0.4% hydrochloride oxybuprocaine) לקרנית לפני ניקור עיניים. להזריק 15 nmol Mn 2 + לכל עין להכין פתרון 2 מ&quot;מ MnCl 7.5, למשל, על ידי דילול 1 ליטר של 1 פתרון 2 מניות M MnCl ב132 LH 2 &lt;/ Sub&gt; O. טען 5 μl של הפתרון הסופי לתוך מזרק 5 μl המילטון מחובר למחט 34 G רכזת קטנה נשלפת (מחט RN). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר מתחיל עם עין ימין, מקם את העכבר צדדי עזב תחת מיקרוסקופ משקפת ועדינות פתוחה ולתקן את עין ימין בין האגודל והאצבע של יד שמאל. להרים את המזרק עם יד הימין שלך ולאחוז במחט הקרובה לקצה. ללנקב atraumatic של הנורה העין, הכנס בזהירות את המחט לתוך הגוף הזגוגי בהיקף infero-זמני כ 1 מ&quot;מ דיסטלי לימבוס, ובכך חוסכים כלי scleral. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשלב בא, העוזר חל לאט הנפח הכולל של 2 μl תוך שליטה על הסולם של מזרק המילטון. במהלך הליך זה, לעקוב אחר מיקום מחט אופטימלי מתחת למיקרוסקופ ולמנוע ניקור של העדשה או שפיכה של הנוזל. שמור את המחט באופן סטטי מוכנסת ל30 שניות נוספות, ואז למשוך את זה לאט כדי למזער את הנוזלדליפה מאתר ההזרקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאורך כל ההליך, יש לנקוט באמצעי זהירות מיוחדת כדי למנוע לחץ בעין. כמו כן, להימנע מניסיונות קשים או רבים כדי לנקב את הנורה העין. מאז Mn 2 ספיגים לRGCs והובלה לאורך ON + כבר רווי ב15 nmol MnCl 2, זה ממזער וריאציות אות על ידי כרכי הזרקה מעט לא מדויקים. להגברת אות דו צדדית של ההשלכה החזותית, לחזור על הליך ההזרקה לעין השמאל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל המכיל ofloxacin (3 מ&quot;ג / מיליליטר) טיפות עיניים ומשחה המכיל פנטנול פעם אחת לאחר ההליך כדי למנוע זיהומים וייבוש של העין עיניות. להחזיר את העכברים לכלובים שלהם בתנאי דיור רגילים עד לתחילת סריקת MR. </li></ol> 2. הכנת בעלי החיים לבדיקת MRI <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את העכבר על ידי ממשל של תערובת גז isoflurane / חמצן 2% / 98%. הר את העכבר על בעל עכבר בעמדה כמעט אופקית, untwisted. InsERT אותו לסליל MR, אשר לאחר מכן מותאם בתוך סורק MRI. לפקח על נשימה וקצב לב על ידי מערכות מתאימות. לפרטים טכניים, ראה הרמן ואח&#39; 20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך בדיקת MRI, הרדמה אספקה ​​על ידי ניפוח מתמשך של תחילה 1.5% / 98.5% תערובת גז isoflurane / חמצן באמצעות מאייד מחובר למחזיק ראש העכבר על ידי צינור משולב. במהלך הסריקה, להתאים את העומק של הרדמה על פי הפרמטרים החיוניים שנרשמו (כלומר לכוון לקצב נשימה יציב של כ -40 נשימות לדקה). שימוש במכשיר חימום לשמור על טמפרטורת פני השטח הגוף היציבה בין 35 ו37 מעלות צלזיוס, כפי שהיא נמדדת על ידי חיישן תרמי מוצב באתר הבטן של העכבר. לפרטים טכניים, ראה הרמן ואח&#39; 17. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הסריקה, לשחרר את העכבר מהבעל ולספק לך חמצן טהור כדי להאיץ את ההתאוששות מן ההרדמה. בנוסף, לשמור על טמפרטורת הגוף יציב על ידי שימושמקור חימום אור אדום. </li></ol> 3. MRI פרוטוקול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרוטוקול תוקף לסורק טסלה 3 מצוידים בסליל ייעודי, יחס אות לרעש יעיל, קטן בבעלי חיים (סליל יץ מקוטב ליניארי) בתחום יעיל מבט של 35 מ&quot;מ × 38 קוטר מ&quot;מ. להפעיל את הסליל במצב שידור-מקבל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם בעלי החיים במצב הסופי שלו, להתאים את המנגינה והתאמה של הסליל בעזרת מנתח תדר. באופן ידני להתאים את מתח ייחוס משדר וזרמי הפחית כדי לייעל את ההומוגניות תמונה ואיכות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רכישת T 1 תמונות 2D TSE משוקללות עם רזולוציה של 0.5 מ&quot;מ × 0.5 מ&quot;מ × 2 מ&quot;מ בתצוגת sagittal ורוחבי לתכנון. שימוש בסריקות MR מתכננת, לרכוש את תמונות MEMR בכיוון מדידת העטרה, לסובב כדי להיות מקביל לראש של החיה עם קידוד שלב לאורך הכיוון של השמאל וימין. כדי למזער את זמן רכישה, להשתמש בשדה מלבני של תצוגה מותאמת לממדי ראש בפועל. מעסיק רצף מפונק FLASH 3D (VIBE 3D) באמצעות הפרמטרים הבאים: מטריצת בסיס 256, שדה הראייה 54 מ&quot;מ × 50.65 מ&quot;מ × 14.08 מ&quot;מ, באמצעות 93.8% שדה מלבני של נוף בכיוון לקודד שלב, ו128 פרוסות 0.11 מ&quot;מ עובי פרוס עם רזולוציה הפרוסה מוגדר 61%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את אינטרפולציה במטוס כדי ליצור תמונות סופיות עם 512 × 480 × 128, מתן ברזולוציה אפקטיבית של 0.21 מ&quot;מ × 0.21 מ&quot;מ × 0.18 מ&quot;מ (0.1 מ&quot;מ × 0.1 מ&quot;מ × 0.09 מ&quot;מ אינטרפולציה), זמן הד T E = 6.51 אלפיות שנייה, R T זמן החזרה = 16 אלפיות = זווית, רוחב פס 160 הרץ / px, להעיף = 22 °. תחול שני ממוצעים ושלוש חזרות כדי להשיג זמן רכישה כולל (T) של כ 30 דקות. </li></ol> 4. MRI ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את הנתונים באמצעות fastView syngo תוכנה. להגברת אות כמותיים, בחר אזורים מוגדרים oעניין F בהקלטות MRI מישוריים 2D ולקבוע עוצמות אות (SI) של המבנה המשופר (SI ממר&quot;י), רקע רקמה (backgr SI), וסטיית התקן של הרעש (N-SD). במידת צורך, השתמש באטלס מוח עכבר כדי להקל על התמצאות נוירו אנטומי לLGN ומבני SC. לחשב את יחס ניגודיות לרעש (CNR) באמצעות הנוסחה: </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> CNR = (SI ממר&quot;י - backgr SI) / SD N </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכמת שלוש תמונות רצופות לחישוב CNR ממוצע עבור כל דגימה. בחיות שהוחדרו בילטרלי, לנתח כל חצי הכדור באופן עצמאי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתיאור של תמונות אופקיים, העטרה ועל sagittal, לחשב שחזורי multiplanar מערכת נתוני 3D MRI המקורית. עיבוד תמונות אלה אינן מומלצים לניתוח כמוני. כדי ליצור שחזורי אנימציה 3D (תחזיות בעוצמה מקסימלית, MIPS) של retino-Tectal הקרנה, להשתמש במודול תוכנה שלאחר עיבוד אנגיוגרפיה. </li></ol> 5. Mn 2 + Autometallography (TIMM מכתים) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור מכתים TIMM של 2 מבנים במוח + לייחס Mn הבא ממר&quot;י, להזריק מינון של 15-150 nmol Mn 2 + ivit 24 שעות לפני הדמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר MR סריקה, ינקב חיות עם 30 מיליליטר 0.325% קרים כקרח S Na 2 ב PBS (pH 7.4). לנתח רשתיות ודגימות הקפאה בסעיף קפוא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחתוך קטעים רציפים, קו המשווה של 15 עובי מיקרומטר על cryotome. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע מכתים TIMM 21 בהעדר מקבע וcryoprotection פי Angenstein et 22 אל. </li></ol> 6. ניתוח סטטיסטי ביצוע ניתוחים סטטיסטיים באמצעות מבחן t של הסטודנט להשוואות אחד, ואחריו post hoc ANOVA. הנתונים מוצגים כשגיאה ממוצעת ± סטנדרטי. מספרי N בודדיםניתנו בנפרד לכל ניסוי. תוצאות להגיע P ≤ 0.05 נחשבות משמעותיות מבחינה סטטיסטית (P ≤ 0.05, *, P ≤ 0.01, **, P ≤ 0.001, ***).

<ol>
	<li>Kretz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simvastatin+promotes+heat+shock+protein+27+expression+and+Akt+activation+in+the+rat+retina+and+protects+axotomized+retinal+ganglion+cells+in+vivo.">Simvastatin promotes heat shock protein 27 expression and Akt activation in the rat retina and protects axotomized retinal ganglion cells in vivo.</a> Neurobiol Dis. 21, 421-430 (2006).</li><li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+therapy+stimulates+long-distance+regeneration,+target+reinnervation,+and+partial+recovery+of+vision+after+optic+nerve+injury+in+mice.">Combinatorial therapy stimulates long-distance regeneration, target reinnervation, and partial recovery of vision after optic nerve injury in mice.</a> Int Rev Neurobiol. 106, 153-172 (2012).</li><li>Lima, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full-length+axon+regeneration+in+the+adult+mouse+optic+nerve+and+partial+recovery+of+simple+visual+behaviors.">Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 9149-9154 (2012).</li><li>Goetze, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+and+visual+cortical+maps+in+mice+with+a+photoreceptor+synaptopathy:+reduced+but+robust+visual+capabilities+in+the+absence+of+synaptic+ribbons.">Vision and visual cortical maps in mice with a photoreceptor synaptopathy: reduced but robust visual capabilities in the absence of synaptic ribbons.</a> Neuroimage. 49, 1622-1631 (2010).</li><li>Luo, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+evaluation+of+retinal+ganglion+cell+axon+regeneration+and+pathfinding+in+whole+mouse+tissue+after+injury.">Three-dimensional evaluation of retinal ganglion cell axon regeneration and pathfinding in whole mouse tissue after injury.</a> Exp Neurol. 247, 653-662 (2013).</li><li>Pautler, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+neuronal+tract+tracing+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging.">In vivo neuronal tract tracing using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 40, 740-748 (1998).</li><li>Watanabe, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+of+retinal+projections+in+the+living+rat+using+high-resolution+3D+gradient-echo+MRI+with+Mn2+-induced+contrast.">Mapping of retinal projections in the living rat using high-resolution 3D gradient-echo MRI with Mn2+-induced contrast.</a> Magn Reson Med. 46, 424-429 (2001).</li><li>Pautler, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo,+trans-synaptic+tract-tracing+utilizing+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI).">In vivo, trans-synaptic tract-tracing utilizing manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> NMR biomed. 17, 595-601 (2004).</li><li>Haenold, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+imaging+of+the+mouse+visual+pathway+for+in+vivo+studies+of+degeneration+and+regeneration+in+the+CNS.">Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS.</a> Neuroimage. 59, 363-376 (2012).</li><li>Lindsey, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+imaging+of+the+visual+system+in+vivo:+transsynaptic+illumination+of+V1+and+V2+visual+cortex.">Magnetic resonance imaging of the visual system in vivo: transsynaptic illumination of V1 and V2 visual cortex.</a> Neuroimage. 34, 1619-1626 (2007).</li><li>Bearer, E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+neuronal+activity+and+kinesin+on+tract+tracing+by+manganese-enhanced+MRI+(MEMRI).">Role of neuronal activity and kinesin on tract tracing by manganese-enhanced MRI (MEMRI).</a> Neuroimage. 37, S37-S46 (2007).</li><li>Mendonca-Dias, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paramagnetic+contrast+agents+in+nuclear+magnetic+resonance+medical+imaging.">Paramagnetic contrast agents in nuclear magnetic resonance medical imaging.</a> Semin Nucl Med. 13, 364-376 (1983).</li><li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+MRI+of+the+optic+visual+pathway+and+optic+nerve+injury+in+adult+rats.">Manganese-enhanced MRI of the optic visual pathway and optic nerve injury in adult rats.</a> J Magn Reson Imaging. 22, 492-500 (2005).</li><li>Sandvig, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+MRI+of+olfactory+ensheathing+cell+grafts+and+regenerating+axons+in+transplant+mediated+repair+of+the+adult+rat+optic+nerve.">In vivo MRI of olfactory ensheathing cell grafts and regenerating axons in transplant mediated repair of the adult rat optic nerve.</a> NMR biomed. 25, 620-631 (2012).</li><li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+retinotopic+mapping+of+superior+colliculus+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging.">In vivo retinotopic mapping of superior colliculus using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Neuroimage. 54, 389-395 (2011).</li><li>Chan, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+chromium-enhanced+MRI+of+the+retina.">In vivo chromium-enhanced MRI of the retina.</a> Magn Reson Med. 68, 1202-1210 (2012).</li><li>Herrmann, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Possibilities+and+limitations+for+high+resolution+small+animal+MRI+on+a+clinical+whole-body+3T+scanner.">Possibilities and limitations for high resolution small animal MRI on a clinical whole-body 3T scanner.</a> Magma. 25, 233-244 (2012).</li><li>Villegas-Perez, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+protracted+phases+of+retinal+ganglion+cell+loss+follow+axotomy+in+the+optic+nerve+of+adult+rats.">Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats.</a> J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).</li><li>Takahashi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+spontaneous+optic+neuropathy+in+NF-&#954;&#914;50-deficient+mice:+requirement+for+NF-&#954;&#914;p50+in+ganglion+cell+survival.">Development of spontaneous optic neuropathy in NF-&#954;&#914;50-deficient mice: requirement for NF-&#954;&#914;p50 in ganglion cell survival.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 33, 692-705 (2007).</li><li>Herrmann, K. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+compatible+small+animal+monitoring+and+triggering+system+for+whole+body+scanners.">MRI compatible small animal monitoring and triggering system for whole body scanners.</a> Z Med Phys. 24, 55-64 (2013).</li><li>Danscher, G., Zimmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+Timm+sulphide+silver+method+for+light+and+electron+microscopic+localization+of+heavy+metals+in+biological+tissues.">An improved Timm sulphide silver method for light and electron microscopic localization of heavy metals in biological tissues.</a> Histochemistry. 55, 27-40 (1978).</li><li>Angenstein, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+MRI+reveals+structural+and+functional+changes+in+the+cortex+of+Bassoon+mutant+mice.">Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice.</a> Cereb cortex. 17, 28-36 (2007).</li><li>Thuen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+MRI+of+the+rat+visual+pathway:+acute+neural+toxicity,+contrast+enhancement,+axon+resolution,+axonal+transport,+and+clearance+of+Mn(2).">Manganese-enhanced MRI of the rat visual pathway: acute neural toxicity, contrast enhancement, axon resolution, axonal transport, and clearance of Mn(2).</a> J Magn Reson Imaging. 28, 855-865 (2008).</li><li>Lehmann, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice.">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restor Neurol Neurosci. 30, 161-178 (2012).</li><li>Takeda, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+transport+in+the+neural+circuit+of+rat+CNS.">Manganese transport in the neural circuit of rat CNS.</a> Brain Res Bull. 45, 149-152 (1998).</li><li>Nairismagi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+of+mossy+fiber+plasticity+in+vivo.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging of mossy fiber plasticity in vivo.</a> Neuroimage. 30, 130-135 (2006).</li><li>Smith, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+axonal+transport+rates+decrease+in+a+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">In vivo axonal transport rates decrease in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Neuroimage. 35, 1401-1408 (2007).</li><li>Berkowitz, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+and+simultaneous+imaging+of+layer-specific+retinal+functional+adaptation+by+manganese-enhanced+MRI.">Noninvasive and simultaneous imaging of layer-specific retinal functional adaptation by manganese-enhanced MRI.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 2668-2674 (2006).</li><li>Schnapf, J. L. B. D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+photoreceptor+cells+respond+to+light.">How photoreceptor cells respond to light.</a> Sci. Am. 256 (8), (1987).</li><li>Yu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI.">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li><li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+topical+loading+for+manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+visual+system.">Noninvasive topical loading for manganese-enhanced MRI of the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 3914-3920 (2011).</li><li>Sun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+repeated+topical-loaded+manganese-enhanced+MRI+on+the+mouse+visual+system.">Impact of repeated topical-loaded manganese-enhanced MRI on the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4699-4709 (2012).</li></ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

ממר&quot;י של מערכת הראייה משתרע טכניקות הנוירוביולוגי קונבנציונליות להערכה פונקציונליות בתנאים נאיביים ופתולוגיים. מלבד לספק תובנה ייחודית על היושרה של מערכת סיבים של מערכת העצבים המרכזית מבודדת, ממר&quot;י ניתן להשלים בקלות עם בדיקות התנהגותיות, למשל, אופטומטרי?...

בהתבסס על מבנה נוירו אנטומיים החיובי שלה מערכת הראייה המכרסם מציעה אפשרויות ייחודיות כדי להעריך תרכובות תרופתי ויכולתם לתווך neuroprotection 1 או השפעות פרו משובי 2,3. יתר על כן, היא מאפשרת מחקרים על המאפיינים הפונקציונליים ונוירו האנטומי של מוטנטים עכבר, כפי שהודגם לאחרונה לעכברים חסרים את חלבון פיגומי presynaptic 4 בסון. יתר על כן, מגוון רחב של כלים משלימים מקנה נוסף שמציעה של תאים ברשתית גנגליון (RGC) ומספרי האקסון RGC, כמו גם פעילות RGC, למשל, על ידי electroretinography ובדיקות התנהגותיות, והנחישות של שחלופים בקליפת המוח על ידי הדמיה אופטית של אותות פנימיים. ההתפתחויות טכניות האחרונות במיקרוסקופ לייזר תאפשר בהדמיה באתרו של התחדשות RGC ידי דימות פלואורסצנטי רקמות העמוקה בדגימות הר שלמות של עצב ראייה (ON) ומוח. בhistolog זהגישת iCal, סליקת רקמת tetrahydrofuran מבוססת בשילוב עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי גיליון האור מאפשרת רזולוציה של סיבים יחיד שמחדש להיכנס לON deafferented והדרכים אופטיות 5. בעוד טכניקות כזה עשויות להיות מעולה ברזולוציה וקביעת דפוסי צמיחה, הם לא יאפשר לניתוחים חוזרים ואורכים של אירועי צמיחה בודדים, שבעיקר הם רצויים להעריך את התהליך של התחדשות לטווח ארוך. MRI ניגודיות משופרת כבר מועסק להדמיה פולשנית המינימלית של הקרנת retino-tectal בעכברים ובחולדות 6,7. זו יכולה להיות מושגת על ידי משלוח תוך עיני ישיר של יוני פאראמגנטיים (למשל, Mn 2 +) לתאי רשתית. כאנלוגי סידן, Mn 2 + הוא שולב somata RGC דרך ערוצי סידן תלוי מתח ומועברים באופן פעיל לאורך שלד תא אקסון של ON שלם ומערכת ראייה. בזמן שהוא מצטבר בגרעין המוחשל ההשלכה החזותית, כלומר הגרעין לרוחב הברכיתיים (LGN) וcolliculus מעולה (SC), התפשטות transsynaptic לקליפת הראייה העיקרית מופיעה זניחה 8,9, למרות שהיא עשויה להתרחש 10,11. תחת רצף MR, פאראמגנטיים Mn 2 + מרחיב ניגוד MR בעיקר על ידי קיצור T ספין סריג זמן רגיעה 1 12. כגון Mn 2 + משופר MRI (ממר&quot;י) כבר מיושם בהצלחה במחקרים שונים נוירו אנטומיות ותפקודיים של חולדות, כוללים ההערכה של התחדשות אקסון והתנוונות לאחר פציעת ON 13,14, המיפוי האנטומי המדויק של 15 הקרנת retino-tectal , כמו גם קביעת מאפייני תחבורת אקסון לאחר טיפול תרופתי 16. החידודים אחרונים במינון, רעיל, וקינטיקה של פרוטוקולי MRI עצביים Mn 2 ספיגות והובלה +, כמו גם שיפור בהרחיבו את היישום שלה ללימודים במהונדסיםעכברים 9 באמצעות 3 סורקי טסלה בשימוש נפוץ בפרקטיקה קלינית 17. כאן, אנו מציגים פרוטוקול ממר&quot;י מתאים לאורכים בתחום ההדמיה vivo של הקרנת retino-tectal העכבר ומדגימים את תחולתה על ידי הערכת Mn 2 + שיפור אות תלוי בתנאי ניוון מוחיים נאיביים ושונים. הפרוטוקול שלנו שם דגש ספציפי על רכישת נתונים MR בשדה מתון 3 T מגנטי שהוא בדרך כלל נגיש יותר מסורקי חיה ייעודיים. בעכברים נאיביים, אנו ממחישים כיצד עוצמת אות בדרכי ספציפיות יכולה להיות משמעותי וreproducibly להיות מוגבר לאחר הזגוגית (ivit) Mn 2 + יישום. כמותית, Mn 2 + התפשטות לאורך ההקרנה החזותית מתרחשת באופן עצמאי של התהליך הנורמלי ההזדקנות (נמדד בין עכברים בן 3 ו26 חודש) וההגדלה היא עקשן לגירוי ויזואלי והסתגלות לחשכה. לעומת זאת, Mn <sעד&gt; 2 + העשרה במרכזי thalamic והמוח התיכונים היא פחתה הבא חריף על פגיעה למחוץ 18 כמו גם בעכברים עקום החוצה nfkb1 (p50 KO) הסובל ממות RGC אפופטוטיים ספונטני ועל ניוון 19. כך, בהרחבה לניתוח היסטולוגית קונבנציונלי, ניתוח ממר&quot;י אורך של בעלי חיים בודדים מאפשר אפיון של קינטיקה הייחודית של תהליכי ניוון עצבי. זה צריך להיות שימושי עבור מחקרים על neuroprotection והתחדשות אקסון קשורים התערבויות תרופתיים או גנטיות.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="934">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Manganese (II) chloride solution 1M</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">M1787</td>
			<td style="width:184px;">MEMRI contrast reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Conjuncain</td>
			<td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 7617666</td>
			<td>0.4% oxybuprocaine hydrochloride</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Floxal eye drops</td>
			<td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 3820927</td>
			<td>3 mg/ml ofloxacin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ointment panthenol</td>
			<td>Jenapharm, Jena, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 3524531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloral hydrate&#160;</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">C8383</td>
			<td>420-450 mg/kg body weight</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane</td>
			<td>Actavis, Munich, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 7253744</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe&#160;</td>
			<td style="width:269px;">Hamilton Company, Reno, NV, USA</td>
			<td style="width:119px;">7634-01</td>
			<td>SYR 5 &#181;l, 75 RN, no NDL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">34 G&#160; needle (34/35/pst4/tapN)</td>
			<td style="width:269px;">Hamilton Company, Reno, NV, USA</td>
			<td style="width:119px;">207434/00</td>
			<td>removable needle RN, 34 gauge, lenght 38.1 mm, point style 4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Binocular Stemi-2000</td>
			<td style="width:269px;">Zeiss, Oberkochen, Germany</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3T MRI scanner Magnetom TIM Trio</td>
			<td colspan="2">Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rat head coil</td>
			<td>Doty Scientific Inc., Columbia, SC, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mouse holder</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Red light lamp</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:363px;">Frozen section medium NEG-50</td>
			<td style="width:269px;">Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany</td>
			<td style="width:119px;">6502</td>
			<td>tissue embedding for cryo-sections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:363px;">Sodium dihydrogen phosphate monohydrate (NaH2PO4)</td>
			<td>Merck, Darmstadt, Germany</td>
			<td style="width:119px;">106346</td>
			<td rowspan="2" style="width:184px;">for sulfide perfusion&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Sodium sulfide nonahydrate (Na2S &#215; 9 H2O)</td>
			<td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">208043</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">gum arabic</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">4159</td>
			<td rowspan="5">for TIMM staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Hydroquinone (C6H6O2)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">3586</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Citric acid (C6H8O7)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">6490</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Tri-sodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7 x 2H2O)</td>
			<td style="width:269px;">Merck, Darmstadt, Germany</td>
			<td style="width:119px;">106448</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Silver nitrate (AgNO3)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">7908</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo imaging of optic nerve fiber integrity by contrast-enhanced mri in mice

מערכת הראייה של המכרסמים כוללת תאי רשתית גנגליון והאקסונים שלהם היוצרים את עצב הראייה להיכנס למרכזי thalamic והמוח התיכונים, ותחזיות postsynaptic לקליפת המוח הראייתית. בהתבסס על המבנה שלה שונה אנטומיים ונגישות נוחה, זה הפך את המבנה המועדף ללימודים על הישרדות עצבית, התחדשות אקסון ופלסטיות הסינפטית. הפיתוחים אחרונים בתחום ההדמיה MR אפשרו להדמיה vivo של חלק retino-tectal של היטל זה באמצעות שיפור מנגן בתיווך ניגוד (ממר&quot;י). כאן, אנו מציגים פרוטוקול ממר&quot;י להמחשה של ההשלכה החזותית בעכברים, שבו החלטות (200 מיקרומטר) 3 יכולות להיות מושגות באמצעות 3 סורקי טסלה משותפים. אנו מדגימים כיצד הזרקת זגוגית של מינון יחיד של 15 nmol MnCl 2 מובילה לשיפור רווי של ההקרנה ללא פגע בתוך 24 שעות. עם יוצא מן הכלל של הרשתית, שינויים בעוצמת אות הם באופן עצמאישקע של גירוי חזותי בקנה אחד או הזדקנות פיזיולוגית. בנוסף, אנו ליישם את טכניקה לאורכים לפקח ניוון אקסון בתגובה לפציעת עצב ראייה חריפה, הפרדיגמה שבי Mn 2 + תחבורת מעצרים לחלוטין באתר הנגע. לעומת זאת, תחבורה + פעילה Mn 2 היא כמותית יחסי לקיומה, המספר, ופעילות חשמלית של סיבי האקסון. לניתוח מסוג זה, אנו מדגימים Mn 2 + קינטיקה תחבורה בדרך החזותית במודל של עכברים הטרנסגניים (p50 NF-κB KO) בו מוצגות ניוון ספונטני של חושי, כולל חזותיות, תחזיות. בעכברים אלו, ממר&quot;י מציין מופחת אך לא עיכב Mn 2 + הובלה בהשוואה לעכברי סוג בר, ובכך חושפים את הסימנים של ליקויים מבניים ו / או תפקודיים על ידי מוטציות NF-κB. לסיכום, ממר&quot;י מגשר בנוחות במבחני vivo ולפרסם היסטולוגיה מורטם לcharacterizatiעל יושרה סיבי עצב והפעילות. זה שימושי מאוד עבור מחקרים ארוכי טווח על ניוון אקסון והתחדשות, וחקירות של עכברים שעברו מוטציה לפנוטיפים אמיתיים או מושרה.

היכולת של טכניקת הדמיה זה להעריך את החיוניות ואת הפונקציונליות של ההשלכה החזותית מדויק מסתמכת על יישום מדויק של Mn 2 + במינון רעיל לגוף הזגוגי וספיגתו על ידי RGCs. הנחה גדולה זה נבדק בתרשים 1, שבו Mn 2 + ספיגה ספציפית שכבה מודגמת על ידי autometallography (מכתים TIM...

Watch this Scientific Journal Video about In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice at JoVE.com

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

סרטון זה מדגים שיטה, באמצעות סורק T קליני 3, לMR הדמיה משופר לעומת זאת, של ההשלכה החזותית העכבר הנאיבית ובמחקרי vivo חוזר על עצמו ואורך של ניוון עצב ראייה קשור עם פציעה למחוץ עצב ראייה חריפה וניוון עצב ראייה כרוני ב עכברים עקום החוצה (p50 KO).

בהדמית vivo של יושרה סיבי עצב הראייה על ידי contrast-enhanced MRI בעכברים

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and ...

in-vivo-imaging-optic-nerve-fiber-integrity-contrast-enhanced-mri

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

13.3K Views.  Jena University Hospital.  סרטון זה מדגים שיטה, באמצעות סורק T קליני 3, לMR הדמיה משופר לעומת זאת, של ההשלכה החזותית העכבר הנאיבית ובמחקרי vivo חוזר על עצמו ואורך של ניוון עצב ראייה קשור עם פציעה למחוץ עצב ראייה חריפה וניוון עצב ראייה כרוני ב עכברים עקום החוצה (p50 

Video: In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

Methods for Experimental Manipulations after Optic Nerve Transection in the Mammalian CNS

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. The optic nerve can be accessed within the orbit of the eye and completely transected (axotomized), cutting the axons of the entire RGC population. Optic nerve transection is a reproducible model of apoptotic neuronal cell death in the adult CNS 1-4. This model is particularly attractive because the vitreous chamber of the eye acts as a capsule for drug delivery to the retina, permitting experimental manipulations via intraocular injections. The diffusion of chemicals through the vitreous fluid ensures that they act upon the entire RGC population. Viral vectors, plasmids or short interfering RNAs (siRNAs) can also be delivered to the vitreous chamber in order to infect or transfect retinal cells 5-12. The high tropism of Adeno-Associated Virus (AAV) vectors is beneficial to target RGCs, with an infection rate approaching 90% of cells near the injection site 6, 7, 13-15. Moreover, RGCs can be selectively transfected by applying siRNAs, plasmids, or viral vectors to the cut end of the optic nerve 16-19 or injecting vectors into their target the superior colliculus 10. This allows researchers to study apoptotic mechanisms in the injured neuronal population without confounding effects on other bystander neurons or surrounding glia. RGC apoptosis has a characteristic time-course whereby cell death is delayed 3-4 days postaxotomy, after which the cells rapidly degenerate. This provides a window for experimental manipulations directed against pathways involved in apoptosis. Manipulations that directly target RGCs from the transected optic nerve stump are performed at the time of axotomy, immediately after cutting the nerve. In contrast, when substances are delivered via an intraocular route, they can be injected prior to surgery or within the first 3 days after surgery, preceding the initiation of apoptosis in axotomized RGCs. In the present article, we demonstrate several methods for experimental manipulations after optic nerve transection.

Optic Nerve transection is a widely used model of adult CNS injury. This model is ideal for performing a number of experimental manipulations that target the retina globally or directly target the injured neuronal population of retinal ganglion cells.

שיטות מניפולציות ניסויית, לאחר חיתוך רוחב עצב הראייה של מערכת העצבים המרכזית היונקים

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. The optic nerve can be ...

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural connectivity form during development. In mice, retinofugal projections are arranged in a topographic manner and form eye-specific layers in the Lateral Geniculate Nucleus (dLGN) of the thalamus and the Superior Colliculus (SC). The development of these precise patterns of retinofugal projections has typically been studied by labeling populations of RGCs with fluorescent dyes and tracers, such as horseradish peroxidase1-4. However, these methods are too coarse to provide insight into developmental changes in individual RGC axonal arbor morphology that are the basis of retinotopic map formation. They also do not allow for the genetic manipulation of RGCs.
Recently, electroporation has become an effective method for providing precise spatial and temporal control for delivery of charged molecules into the retina5-11. Current retinal electroporation protocols do not allow for genetic manipulation and tracing of retinofugal projections of a single or small cluster of RGCs in postnatal mice. It has been argued that postnatal in vivo electroporation is not a viable method for transfecting RGCs since the labeling efficiency is extremely low and hence requires targeting at embryonic ages when RGC progenitors are undergoing differentiation and proliferation6. 
In this video we describe an in vivo electroporation protocol for targeted delivery of genes, shRNA, and fluorescent dextrans to murine RGCs postnatally. This technique provides a cost effective, fast and relatively easy platform for efficient screening of candidate genes involved in several aspects of neural development including axon retraction, branching, lamination, regeneration and synapse formation at various stages of circuit development. In summary we describe here a valuable tool which will provide further insights into the molecular mechanisms underlying sensory map development.

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

We demonstrate an in vivo electroporation protocol for transfecting single or small clusters of retinal ganglion cells (RGCs) and other retinal cell types in postnatal mice over a wide range of ages. The ability to label and genetically manipulate postnatal RGCs in vivo is a powerful tool for developmental studies.

Transfection של תאים עכבר רשתית גנגליון על ידי In vivo Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

ברזולוציה גבוהה<em&gt; In vivo</em&gt; פרוטוקול פילוח ידני לאדם בהיפוקמפוס תת תחומים באמצעות הדמיה בתהודה מגנטית 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise from extra-retinal sources. Ex vivo ERG provides an efficient method to dissect the function of retinal cells directly from an intact isolated retina of animals or donor eyes. In addition, ex vivo ERG can be used to test the efficacy and safety of potential therapeutic agents on retina tissue from animals or humans. We show here how commercially available in vivo ERG systems can be used to conduct ex vivo ERG recordings from isolated mouse retinas. We combine the light stimulation, electronic and heating units of a standard in vivo system with custom-designed specimen holder, gravity-controlled perfusion system and electromagnetic noise shielding to record low-noise ex vivo ERG signals simultaneously from two retinas with the acquisition software included in commercial in vivo systems. Further, we demonstrate how to use this method in combination with pharmacological treatments that remove specific ERG components in order to dissect the function of certain retinal cell types.

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Ex vivo ERG can be used to record electrical activity of retinal cells directly from isolated intact retinas of animals or humans. We demonstrate here how common in vivo ERG systems can be adapted for ex vivo ERG recordings in order to dissect the electrical activity of retinal cells.

בו זמנית<em&gt; Vivo לשעבר</em&gt; בדיקות פונקציונליות של שתי הרשתיות על ידי<em&gt; In vivo</emמערכת electroretinogram&gt;

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to monitor the disease course in the follow-up period. Changes in the VEP parameters closely correlate with pathological damage in the optic nerve. This protocol provides a detailed description about the rodent model of optic nerve microinjection, in which a partial demyelination lesion is produced in the optic nerve. VEP recording techniques are also discussed. Using skull implanted electrodes, we are able to acquire reproducible intra-session and between-session VEP traces. VEPs can be recorded on individual animals over a period of time to assess the functional changes in the optic nerve longitudinally. The optic nerve demyelination model, in conjunction with the VEP recording protocol, provides a tool to investigate the disease processes associated with demyelination and remyelination, and can potentially be employed to evaluate the effects of new remyelinating drugs or neuroprotective therapies.

Focal demyelination is induced in the optic nerve using lysolecithin microinjection. Visual evoked potentials are recorded via skull electrodes implanted over the visual cortex to examine the signal conduction along the visual pathway in vivo. This protocol details the surgical procedures underlying electrode implantation and optic nerve microinjection.

הקלטת פוטנציאל עוררה חזותית במודל עכברוש של demyelination עצב אופטי הניסויי

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of structural MRI in vivo is ultimately limited by physiological noise, including pulsation, respiration and head movement. Although imaging hardware continues to improve, it is still difficult to resolve structures on the millimeter scale. For example, the primary visual sensory pathways synapse at the lateral geniculate nucleus (LGN), a visual relay and control nucleus in the thalamus that normally is organized into six interleaved monocular layers. Neuroimaging studies have not been able to reliably distinguish these layers due their small size that are less than 1 mm thick.
The resolving limit of structural MRI, in a postmortem brain was tested using multiple images averaged over a long duration (~24 h). The purpose was to test whether it was possible to resolve the individual layers of the LGN in the absence of physiological noise. A proton density (PD)1 weighted pulse sequence was used with varying resolution and other parameters to determine the minimum number of images necessary to be registered and averaged to reliably distinguish the LGN and other subcortical regions. The results were also compared to images acquired in living human brains. In vivo subjects were scanned in order to determine the additional effects of physiological noise on the minimum number of PD scans needed to differentiate subcortical structures, useful in clinical applications.

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.

הדמיית תהודה מגנטית מבנית ברזולוציה גבוהה של תת-הקליפה&quot; האדם<I&gt; In vivo</I&gt; ולאחר המוות

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous system. SC-selective genetic manipulation in living animals is a powerful technique for studying the molecular and cellular mechanisms of SC myelination and demyelination in vivo. While knockout/knockin and transgenic mice are powerful tools for studying SC biology, these methods are costly and time consuming. Viral vector-mediated transgene introduction into the sciatic nerve is a simpler and less laborious method. However, viral methods have limitations, such as toxicity, transgene size constraints, and infectivity restricted to certain developmental stages. Here, we describe a new method that allows selective transfection of myelinating SCs in the rodent sciatic nerve using electroporation. By applying electric pulses to the sciatic nerve at the site of plasmid DNA injection, genes of interest can be easily silenced or overexpressed in SCs in both neonatal and more mature animals. Furthermore, this in vivo electroporation method allows for highly efficient simultaneous expression of multiple transgenes. Our novel technique should enable researchers to efficiently manipulate SC gene expression, and facilitate studies on SC development and function.

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

Here, we present an in vivo technique for gene transfer to Schwann cells (SCs) in the rodent sciatic nerve. This simple technique is useful for investigating signaling mechanisms involved in the development and maintenance of myelinating SCs.

In vivo ג&#39;ין העברה בתאי שוואן בעצב מכרסמים Sciatic ידי Electroporation

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging methods exist for examining the brain tissue of live newborn mammals. Herein we summarize a protocol for imaging individual cortical neurons in living neonatal mice. This protocol includes the following two methodologies: (1) the Supernova system for sparse and bright labeling of cortical neurons in the developing brain, and (2) a surgical procedure for the fragile neonatal skull. This protocol allows the observation of temporal changes of individual cortical neurites during neonatal stages with a high signal-to-noise ratio. Labeled cell-specific gene silencing and knockout can also be achieved by combining the Supernova with RNA interference and CRISPR/Cas9 gene editing systems. This protocol can, thus, be used for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and changes in neuronal dynamics in disease models.

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

We present an in vivo two-photon imaging protocol for imaging the cerebral cortex of neonatal mice. This method is suitable for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, the molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and the changes in neuronal dynamics in disease models.

אין ויוו שני הפוטונים הדמיה של נוירונים בקליפת המוח בעכברים Neonatal

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the cerebellum. IO has long been proposed to be crucial for motor control and its activity is currently considered to be at the center of many hypotheses of both motor and cognitive functions of the cerebellum. While its physiology and function have been relatively well studied on single-cell level in vitro, presently there are no reports on the organization of the IO network activity in living animals. This is largely due to the extremely challenging anatomical location of the IO, making it difficult to subject to conventional fluorescent imaging methods, where an optic path must be created through the entire brain located dorsally to the region of interest.
Here we describe an alternative method for obtaining state-of-the-art -level calcium imaging data from the IO network. The method takes advantage of the extreme ventral location of the IO and involves a surgical procedure for inserting a gradient-refractive index (GRIN) lens through the neck viscera to come into contact with the ventral surface of the calcium sensor GCaMP6s-expressing IO in anesthetized mice. A representative calcium imaging recording is shown to demonstrate the feasibility to record IO neuron activity after the surgery. While this is a non-survival surgery and the recordings must be conducted under anesthesia, it avoids damage to life-critical brainstem nuclei and allows conducting large variety of experiments investigating spatiotemporal activity patterns and input integration in the IO. This procedure with modifications could be used for recordings in other, adjacent regions of the ventral brainstem.

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

We present a protocol to expose the brainstem of adult mouse from the ventral side. By using a gradient-refractive index lens with a miniature microscope, calcium imaging can be used to examine the activity of inferior olive neural somata in vivo.